- •Электрический ключ
- •1.1. Электрический ключ
- •1.2. Электронный ключ выполненный на биполярном транзисторе
- •1.2.1. Режим насыщения
- •1.2.2. Режим запирания
- •1.3. Динамические режимы работы электронного ключа. Длительности фронта, рассасывания и среза.
- •1.4. Оптимальная форма базового тока
- •1.5. Цепь формирования квазиоптимальной формы базового тока
- •1.6. Электронный ключ на основе полевого транзистора
- •1.6.1. Включение и выключение ключа
- •1.6.2. Особенности коммутации высоковольтных ключей на мдп транзисторе Эффект Миллера
- •1.7. Ненасыщенные ключи
- •1.7.1. Ненасыщенный ключ с вспомогательным источником э.Д.С.
- •1.7.2. Ненасыщенный ключ с шунтирующим диодом
- •1.8. Силовые электронные ключи на основе составных биполярных транзисторов
- •1.8.1. Схема Дарлингтона
- •1.8.2. Вторая схема электронного ключа на базе транзистора
- •1.9 Силовые электронные ключи на основе igbt-транзисторов
- •Паразитные емкости и их влияние.
1.4. Оптимальная форма базового тока
На основании предшествующего материала можно считать, что:
Для уменьшения времени фронта необходимо увеличить коэффициент насыщения ;
Для уменьшения времени рассасывания необходимо отпирающий ток базы уменьшить, а обратный ток базы увеличить. Следовательно перед выключение транзистора коэффициент насыщения нужно уменьшить, а после момента времени сформировать значительный обратный ток.
Для уменьшения времени среза необходимо ток базы увеличить.
Таким образом оптимальная форма базового тока графически выглядит следующим образом (рис.1.11).
Г де коэффициенты насыщения
Рис. 1.11
1.5. Цепь формирования квазиоптимальной формы базового тока
Схема электронного ключа с цепью формирования квазиоптимальной формы базового тока (форсирующей цепью), приведена на рис.1.12.
Рис.1.12
На рис. 1.13 приведены временные диаграммы, поясняющие процессы в этой схеме . На интервале времени (0- t1) коммутатор Км находится в положении 2. По цепи: +Eпит – Rк – коллектор–база – R2 – R1 – коммутатор Км –общий провод через базу транзистора идет тепловой ток Iко(б). Этот ток очень мал (10 ÷100 мкА) и поэтому падение напряжения на резисторе R2 составляет от 0,1 до 10 милливольт и им можно пренебречь. Следовательно напряжение на конденсаторе С, равное напряжению на R2 в момент времени, предшествующий t1, равно нулю. В момент t1 коммутатор переводиться в положение 1 и ток базы транзистора начинает проходить по цепи +Eген – коммутатор – R1 – C - база-эмиттер транзистора – . В момент времени ток через R2 равен нулю, поскольку для конденсатора С выполняется закон коммутации , а напряжения на конденсаторе и резисторе R2 в момент коммутации равны нулю. В этот момент существует ток базы , где Uбэ1 – напряжение между базой и эмиттером при этом токе. Преобразовав выражение определяют R1 исходя из условия, что коэффициент насыщения от 3 до 5.
Рис. 1.13
На интервале (t1 – t2) происходит включение ключа. Переходный процесс заряда конденсатора длится больше времени и заканчивается к моменту времени t3. На интервале (t3 – t4) ток идет по цепи: +Eген – коммутатор – R1 – R2 – база-эммитер транзистора – . На этом интервале существует ток , где Uбэ2 – напряжение между базой и эмиттером при этом токе. Преобразовав выражение определяют R2 (сопротивление R1 уже известно), исходя из условия, что коэффициент насыщения от 1,2 до 1,5.
В момент t4 коммутатор переводится в положение 2. Конденсатор разряжается по цепи +C – R1 ключ – – эмиттер-база транзистора – C. Этот ток является обратным для эмиттерного перехода и обеспечивает ускоренный перезаряд емкости эмиттерного перехода, что сокращает время рассасывания и время среза. Из выражения , где – время рассасывания неосновных носителей в базе транзистора, можно определить значение емкости C. Время рассасывания занимает интервал времени t4 – t5, а время среза занимает интервал времени t5 – t6.